基于labview的虛擬示波器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-08-15 16:14 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ”控制是否進(jìn)行測(cè)量；通過邏輯按鍵“通道”控制通道選擇。 自動(dòng)調(diào)整掃描率控制結(jié)構(gòu) 由邏輯按鍵組“自動(dòng)”、“手動(dòng)”來(lái)控制是自動(dòng)調(diào)整掃描率，還是手動(dòng)調(diào)整掃描率。 第 3 頁(yè) 本虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器是在對(duì)傳統(tǒng)示波器進(jìn)行分析后，基于多功能 DAQ 采 集卡和LabVIEW 開發(fā)平臺(tái)來(lái)設(shè)計(jì)的具有數(shù)字存儲(chǔ)示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)字頻率計(jì)三者功能與一體的一個(gè)功能強(qiáng)大的電子測(cè)試儀器，主要由數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)處理部分、波形顯示部分、波形存儲(chǔ)和回放以及頻譜分析等部分組成，可以完成對(duì)信號(hào)的輸入及獲取、信號(hào)電壓參數(shù)及時(shí)間頻率參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量、信號(hào)的波形顯示及存儲(chǔ)回放和信號(hào)的頻譜分析等功能。 該示波器主要由數(shù)據(jù)采集 DAQ（ Data Acquisition）、接口總線、硬件驅(qū)動(dòng)程序和虛擬數(shù)字示波器軟件構(gòu)成。圖 所示為虛擬數(shù)字示波器的整體組成結(jié)構(gòu)圖。信號(hào)檢測(cè)電路時(shí)信號(hào)調(diào)理輔助電 路，接收傳感器傳送過來(lái)的物理信號(hào)，并從混合信號(hào)中提取出待測(cè)的微弱信號(hào)，輸出的多路信號(hào)時(shí)已經(jīng)放大濾波和電平變換后的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送入數(shù)據(jù)采集卡板（由硬件程序驅(qū)動(dòng)工作），通過系統(tǒng)總線送進(jìn)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。在使用 DAQ 卡之前必須對(duì) DAQ 卡的硬件進(jìn)行配置，這些控制程序用到了相應(yīng)的底層 DAQ 驅(qū)動(dòng)程序。 圖 虛擬數(shù)字示波器結(jié)構(gòu)圖 該虛擬儀器的軟件是以 LabVIEW 開發(fā)環(huán)境為平臺(tái)，采用的是自頂而下的設(shè)計(jì)方法，首先，有要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)功能來(lái)制定一個(gè)整體框架。由一個(gè)采集開關(guān)啟動(dòng)整個(gè)儀器采集過程，在采集狀態(tài)下，可以進(jìn)行參數(shù)的測(cè) 量顯示；同時(shí)，還可以進(jìn)行時(shí)基的設(shè)置、觸發(fā)通道的設(shè)置、觸發(fā)模式的設(shè)置等；對(duì)于顯示面板上的波形可以任意地進(jìn)行位置的調(diào)整、縮放；對(duì)于當(dāng)前的波形能夠保存到硬盤上或 U 盤上；同樣，也能把硬盤或 U 盤上的數(shù)據(jù)讀到顯示面板上（這是將停止數(shù)據(jù)的采集）并還能進(jìn)行參數(shù)的測(cè)量；還可以把當(dāng)前的波形打印出來(lái)。此外，應(yīng)用高效數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，還可實(shí)現(xiàn) FFT 算法，對(duì)頻域信號(hào)進(jìn)行分 第 4 頁(yè) 析。 該示波器的主要控制結(jié)構(gòu)有：自動(dòng) /手動(dòng)設(shè)置掃描率的控制結(jié)構(gòu)，寫盤 /讀盤控制結(jié)構(gòu)，采集控制結(jié)構(gòu)，測(cè)量控制結(jié)構(gòu)，打印控制結(jié)構(gòu)，通道選擇控制結(jié)構(gòu)，以及頻譜分析控制結(jié)構(gòu) 。在這個(gè)總體框架的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì)，并分別測(cè)量，測(cè)試通過后再把它們連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，最后進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)性能的調(diào)試，直到調(diào)試結(jié)果符合要求為止。主程序流程圖及模塊條用如圖 所示。 另外，主面板的設(shè)計(jì)要力求簡(jiǎn)單、方便、使用、美觀。 圖 主程序流程圖 本虛擬數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)參考了 HP 公司的雙通道臺(tái)式數(shù)字存儲(chǔ)示波器 HP 54603B的功能，并在儀器分析和處理功能上有所擴(kuò)展。儀器主要功能包括：雙通道信號(hào)輸入、觸發(fā)控制、通道控制、時(shí)基控制、波 形顯示、參數(shù)自動(dòng)測(cè)量、頻譜分析、波形存儲(chǔ)和回放等。 Y Y N N Y 初始化 讀盤？ 采集？ 功能按鍵按下？ 波形顯示 執(zhí)行相應(yīng) 功能模塊 讀入波形 數(shù)據(jù) N 第 5 頁(yè) DAQ 數(shù)據(jù)采集模塊： 數(shù)據(jù)采集模塊主要完成數(shù)據(jù)采集的控制，包括觸發(fā)控制、通道選擇控制、時(shí)基控制等。其中： 觸發(fā)控制包括觸發(fā)模式、觸發(fā)斜坡、觸發(fā)電平控制； 通道選擇主要控制單通道或雙通道測(cè)量； 時(shí)基控制主要控制采集卡掃描率、每一通道掃描次數(shù) (取樣數(shù) )。 模塊采用了測(cè)量 I/O 模板→ Data Acquisition 子模板→ Analog Input 子模板→Analog Input Utilities 子模板中的 AI Waveform Scan(scaled array).vi 來(lái)控制數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，此 VI 圖標(biāo)如圖 所示。注：應(yīng)用此類 VI，計(jì)算機(jī)需安裝Traditional NIDAQ。整個(gè)程序框圖的其他連線點(diǎn)都是 AI Waveform Scan(scaled array).vi 服務(wù)的，由于牽扯到硬件，和該 vi 的解釋，所以在此不再過多解釋框圖含義。 圖 AI Waveform Scan(scaled array).vi 模塊圖標(biāo)如圖 所示。 圖 數(shù)據(jù)采集模塊圖標(biāo)及前面板 模塊程序框圖如圖 所示。 第 6 頁(yè) 圖 DAQ 數(shù)據(jù)采集模塊程序框圖 模擬采集模塊 由于 DAQ 數(shù)據(jù)采集模塊是建立在數(shù)據(jù)采集卡的基礎(chǔ)上，所以，本設(shè)計(jì)采用一個(gè)虛擬采集模塊代替 DAQ 數(shù)據(jù)采集模塊。 該模塊應(yīng)用兩個(gè)基本函數(shù)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生兩仿真信號(hào)分別用來(lái)模擬 A、 B 通道信號(hào)，其采樣信息通過對(duì)簇 sample/pol的掃描率和掃描數(shù)解除捆綁后再捆綁組成的新簇輸入。通過前面板還可以調(diào)整仿真信號(hào)的參數(shù)（波形類型、頻率、幅值）和屏幕刷新速度，最后經(jīng)提取波形成分將信號(hào)的幅值信息組成一個(gè)二維數(shù)組。模塊圖標(biāo)如圖 所示。 圖 模擬 采集模塊圖標(biāo) 模塊程序框圖如圖 所示。 第 7 頁(yè) 圖 模擬采集模塊程序框圖 波形顯示模塊 軟件提供了五種波形顯示模式： ? A B Aamp。B 模式：在此模式下，通過顯示通道選擇按鍵“ A”和“ B”，可以任意顯示某一通道或兩通道輸入信號(hào)的波形。 ? XY 模式：當(dāng) A、 B 兩通道都處于選通狀態(tài)時(shí)，使用此模式來(lái)顯示李沙育（ Lissajous）圖形、測(cè)量相位差或頻率。 ? A+B AB 模式：當(dāng) A、 B 兩通道都處于選通狀態(tài)時(shí)，使用此模式顯示兩通道信號(hào)代數(shù)相加、相減后的波形。 ? Aamp。A 積分模式：當(dāng) A 通道處于選通狀態(tài)時(shí)，使用 此模式顯示 A 通道信號(hào)和 A 通道信號(hào)對(duì)采樣間隔的離散積分的波形。
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